Anzeige

Studies done by Mark Lusk and colleagues at the Colorado School of Mines could significantly improve the efficiency of solar cells. Their latest work describes how the size of light-absorbing particles--quantum dots--affects the particles' ability to transfer energy to electrons to generate electricity. The results are published in the April issue of the journal ACS Nano.
The advance provides evidence to support a controversial idea, called multiple-exciton generation (MEG), which theorizes that it is possible for an electron that has absorbed light energy, called an exciton, to transfer that energy to more than one electron, resulting in more electricity from the same amount of absorbed light.
Quantum dots are man-made atoms that confine electrons to a small space. They have atomic-like behavior that results in unusual electronic properties on a nanoscale. These unique properties may be particularly valuable in tailoring the way light interacts with matter.
Experimental verification of the link between MEG and quantum dot size is a hot topic due to a large degree of variation in previously published studies. The ability to generate an electrical current following MEG is now receiving a great deal of attention because this will be a necessary component of any commercial realization of MEG.
For this study, Lusk and collaborators used a National Science Foundation (NSF)-supported high performance computer cluster to quantify the relationship between the rate of MEG and quantum dot size.
They found that each dot has a slice of the solar spectrum for which it is best suited to perform MEG and that smaller dots carry out MEG for their slice more efficiently than larger dots. This implies that solar cells made of quantum dots specifically tuned to the solar spectrum would be much more efficient than solar cells made of material that is not fabricated with quantum dots.
According to Lusk, "We can now design nanostructured materials that generate more than one exciton from a single photon of light, putting to good use a large portion of the energy that would otherwise just heat up a solar cell."
The research team, which includes participation from the National Renewable Energy Laboratory, is part of the NSF-funded Renewable Energy Materials Research Science and Engineering Center at the Colorado School of Mines in Golden, Colo. The center focuses on materials and innovations that will significantly impact renewable energy technologies. Harnessing the unique properties of nanostructured materials to enhance the performance of solar panels is an area of particular interest to the center.
"These results are exciting because they go far towards resolving a long-standing debate within the field," said Mary Galvin, a program director for the Division of Materials Research at NSF. "Equally important, they will contribute to establishment of new design techniques that can be used to make more efficient solar cells."
Media Contacts
Lisa Van Pay, NSF (703) 292-8796 lvanpay@nsf.gov
Program Contacts
Mary E. Galvin, NSF (703) 292-8562 mgalvind@nsf.gov
Principal Investigators
Mark Lusk, Colorado School of Mines (303) 273-3675 mlusk@mines.edu
The National Science Foundation (NSF) is an independent federal agency that supports fundamental research and education across all fields of science and engineering. In fiscal year (FY) 2010, its budget is about $6.9 billion. NSF funds reach all 50 states through grants to nearly 2,000 universities and institutions. Each year, NSF receives over 45,000 competitive requests for funding, and makes over 11,500 new funding awards. NSF also awards over $400 million in professional and service contracts yearly.
Lisa Van Pay | Quelle: EurekAlert!
Weitere Informationen: www.nsf.gov
nsf.gov/news/news_summ.jsp?cntn_id=119059
Weitere Berichte zu: Colorado river > nanostructured materials > particles > quantum dot > quantum dots > Renewable Energy Outlook 2030 > solar cells > Solar Decathlon > solar panels
Bitterrezeptoren für Stevia-Süßstoffe entdeckt
24.05.2012 | Technische Universität München
Wie vorbeugen bei erblichem Krebs?
23.05.2012 | Goethe-Universität Frankfurt am Main
Krankheiten wie Parkinson, Alzheimer und bestimmte Krebsformen gehen auf eine fehlerhafte Faltung und Aggregation von Eiweißen im Körper zurück.
Wissenschaftlern des Instituts für Photonische Technologien (IPHT) in Jena ist es erstmals gelungen, Proteinstrukturen auf sub-molekularer Ebene nachzuweisen und spektroskopisch zu analysieren. Ein wichtiger Schritt zum Verständnis der Krankheitsursachen.
„Bis heute hat man nicht genau verstanden, was die fehlerhafte Faltung und Aggregation von Eiweißen, zum Beispiel im Zusammenhang mit Alzheimer, ...
Die Quantenphysik beschreibt physikalische Vorgänge in Festkörpern und anderen Vielteilchensystemen auch mit Hilfe von Quasiteilchen.
Innsbrucker Physikern um Rudolf Grimm ist es nun erstmals gelungen, ein neues Quasiteilchen - ein repulsives Polaron - in einem Quantengas experimentell zu erzeugen. Die Forscher berichten darüber in der Online-Ausgabe der Fachzeitschrift Nature.
Ultrakalte Quantengase sind ein ideales Experimentierfeld, um physikalische Phänomene in Festkörpern zu simulieren. Unter streng kontrollierten Bedingungen ...
Licht lässt die Partikel in der Atmosphäre wachsen. In einem Experiment hat ein internationales Forscherteam erstmals einen neuen Mechanismus nachweisen können, bei dem Partikel durch Licht größer werden und der damit Einfluss auf die Wolkenbildung und das Klima hat.
Photokatalytische Reaktionen können zu einer schnellen Bindung von nicht kondensierenden flüchtigen organischen Kohlenwasserstoffen (VOCs) auf der Oberfläche der Partikel führen. Unter solchen Bedingungen nehme die Größe und Masse der Partikel schnell zu, schreiben die Wissenschaftler im renommierten Fachblatt PNAS.
Die Ergebnisse des Laborexperimentes könnten Effekte erklären, die bisher schon bei Feldkampagnen ...
Ähnlich wie blutsaugende Insekten prüfen Pflanzenschädlinge ihren Wirt auf Abwehrsignale, bevor sie anfangen zu fressen
Pflanzen bilden wenige Minuten nach Angriff eines Fraßfeindes Jasmonsäure, ein Hormon, das die Verteidigung gegen Insekten in Gange setzt mit der Folge, dass giftige Stoffe wie Nikotin oder Verdauungshemmer in den Blättern akkumulieren.
Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie, Jena, haben jetzt herausgefunden, dass Zwergzikaden die Verteidigungsbereitschaft von Tabakpflanzen aufspüren können. ...
Wissenschaftlern vom Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Bonn ist es erstmals gelungen, den Transport eines wichtigen Informationsträgers in biologischen Zellen praktisch unmodifiziert in Echtzeit zu filmen.
Die Studie zeigt, wie die so genannte Boten-RNA die Zellkernhülle überwindet und vom Zellkern in das Zytoplasma gelangt. Diese Arbeit ist nun in dem renommierten Journal „Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA“ (PNAS) publiziert.
Der Bauplan aller Lebewesen ist in ihrem Erbgut gespeichert. Dieses lagert bei höheren ...
Anzeige
Anzeige

Energieversorger vor dem Umbruch
24.05.2012 | Studien Analysen
Stem-cell-growing surface enables bone repair
24.05.2012 | Biowissenschaften Chemie
Im wahrsten Sinne „Spitzenforschung“: IPHT-Forscher untersuchen Eiweißfasern mit größter Genauigkeit
24.05.2012 | Biowissenschaften Chemie
NieKE Themenforum: Ökonomie - Tierschutz - Lebensmittelsicherheit
24.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten
Nachhaltigkeit in der Schifffahrt: Werte vs. Wertschöpfung
24.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten
Wissenschaft und Öffentlichkeit
24.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten